الزركون كبسولة الزمن

محسن الشغدري MOHSEN ALSHAGHDARI

كيف سيكون علم الارض من غير الزركون ؟ فهو حافظ الزمان!!!

بهذه العبارة يقدم علماء الارض الزركون كعنصر مهم فما هو الزركون ؟ ولماذا يعتبره العلماء كذلك كبسولة الزمن؟

الزركون يعتبر من المعادن الاكثر أهمية في علوم الارض وله استخدام واسع في تحديد الاعمار بناء على تحلل اليورانيوم والرصاص. فبلورات الزركون تتواجد في العديد من الصخور وبسبب تركيبه الذري فأنه يبقى ثابت لفترة طويلة من الزمن الجيولوجي دون تغيير.

الزركون عبارة عن معدن اورثوسليكاتي رباعي التركيب (tetragonal orthosilicate) وبغض النظر عن بساطة تركيب المعدن الكيميائي فالزركون له تنوع كيميائي في المعادن النادرة الى المعادن الثانوية ,  و معظم البصمات الجيوكيميائية تضّل محفوظة بغض النظر عن الزمان والتكوين والظروف والعمليات الجيولوجية, وللزركون القدرة على الاندماج في العديد من العناصر مثل الفسفور والسيلينيوم والنيبيوم والهافنيوم والتيتانيوم و اليورانيوم, الثوريوم, والمعادن النادرة.

ويستطيع ان يزودنا بصورة عن التاريخ المبكر لنشوء الارض وتطورها , وقد عرف الزركون كأفضل اداة لقياس العمر باستخدام التحلل الاشعاعي  لليورانيوم والرصاص. وله سجلات كثيرة عبر تاريخ الارض ويتعلق ذلك بالنشوء الاول  والرواسب القديمة واحداث الانقراض وبناء الجبال والقارات. ان فهمنا للتاريخ الجيولوجي عظيما ويتوسع بسبب قليل من حبيبات الزركون من الدهر الخفي والتي ضلت تقاوم الظروف رغم عمرها وتاريخها الطويل

كيف نقيس العمر بواسطة الزركون

عَرف  الرزكون كمعدن لقياس الزمن بواسطة هولمز (1911) مع اخرين وقد اكتشف نظائر الرصاص كمثياس واليورانيوم 235 والذي يعتبر كمصدر الاشعاع الثاني لنظائر اليورنيوم, هناك ثلاثة عناصر اشعاعية معروفة وهي يورانيوم 238 , 235, والثوريوم 232 وتعتبر هذه العناصر بمثابة الام لانتاج الابناء وهي الرصاص 206, 207, 208.

خطوات التحلل تمر بمراحل متعدده  فمثلا يورانيوم 238 الى الرصاص 206 يحصل خلال سلسة من تفاعلات اشعة الفا والتي تحرر هيليوم 4 واشعة بيتا والتي تطلق جزيئات وتحول النيترون الى بروتون. هذه المراحل للنظائر دورة حياتها صغيرة و تتحلل خلال ثواني, سنين, عقود, مئات الالاف من السنوات. ومع ذلك وبسبب الخطوة النهائية في سلسلة التحلل الاشعاعي والتي تكون فيها المقدار ابطئ من الخطوات السابقة ولذلك فأن عملية التحلل كاملا تحسب رياضيا لمعادلة تحلل واحدة .

على سبيل المثال يورانيوم 238 يتحلل الى رصاص 206 يتحول الى زمن كالتالي:

206Pb*/238U = _el238t – 1

حيث  t  الزمن , _{l معامل التحلل الاشعاعي , e الدالة الأسية .}

_{المصادر :}

_{دوريات ومجلات علمية ومراجع عالمية}